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建筑垃圾蕴含万亿市场?垃圾分拣机器人助力挖掘「城市矿山」

日期:2019-01-08 16:40

  美国经济学家、诺贝尔奖得主斯蒂格利茨曾说过这样一句名言21世纪影响人类的文明进程有两件事情,一件是新技术的革命,第二件就是中国的城镇化。截止2017年底,中国的城镇化率已经..

  美国经济学家、诺贝尔奖得主斯蒂格利茨曾说过这样一句名言21世纪影响人类的文明进程有两件事情,一件是新技术的革命,第二件就是中国的城镇化。

  截止2017年底,中国的城镇化率已经达到58.5%,城市发展的成就举世瞩目。但在这辉煌的背后,每年还产生着数以亿吨计的建筑垃圾,

  据工信部数据统计,每1万平米的建筑施工面积平均产生约550吨建筑垃圾,近几年我国

  而在这些数量惊人的垃圾背后,是处理能力的薄弱:目前我国对于建筑垃圾的处理方式仍旧处在粗放的填埋及堆放阶段,

  在德国,其建筑垃圾的综合利用达87%,有超过20万从业人员,每年约产生50亿欧元的经济效益。

  在2018世界机器人大会上,主办方邀请来了芬兰科技学会会士、阿尔托大学教授Heikki Koivo,他就结合建筑垃圾分拣机器人着重讲解了“技术创新要解决市场需求”。

  Heikki Koivo教授的研究领域包括复杂系统研究、适应性及控制学习、机电一体化、微系统和网络物理系统,曾发表400余篇学术论文。

  Heikki Koivo教授在演讲中指出,垃圾一直是个大问题,虽然大部分建筑垃圾可再回收,但一方面,这项工作对人类来讲,既肮脏又无聊,工作环境还充满未知的风险。另一方面,分拣和回收废料成本往往比购买新的原材料的成本更高。

  ZenRobotics是一家芬兰的公司,成立于10年前,Heikki Koivo教授也曾参与它的建立。如今,ZenRobotics已经发展成为建筑垃圾分拣机器人方面的领导企业。

  通过下方视频,还可以看到整个处理流程:建筑垃圾被分拣到不同的处理箱中,包括塑料、木头、纸板等等。整个分拣过程非常流畅,操作成本很低,不需要有人来操作。

  一个机械臂每个小时可以分拣2000件物品。而且,有的时候可以把速度放缓,因为这个垃圾分拣系统是有自适应控制的。

  Heikki Koivo教授介绍,ZenRobotics根据垃圾种类的不同:建筑拆迁垃圾、木材垃圾、运输垃圾、纺织垃圾和废金属垃圾进行了不一样的设计。

  在下图中,右边是针对重型和大型垃圾的重型分拣机器人,左边是用于小型和轻型垃圾的快速分拣机器人。

  ZenRobotics在垃圾分拣机器人中应用了人工智能。一开始使用的就是神经网络,现在已经进入了深度学习和多层神经网络,技术一直在更新迭代。

  讲到这里,Heikki Koivo教授特意强调:技术创新要服务于市场需求。得益于ZenRobotics在建筑垃圾分拣领域的领先优势,在深度学习中,ZenRobotics积累了数百万的样本参数。

  他们在日本、澳大利亚等很多地方已经安装了接近50条建筑垃圾分拣流水线。去年,他们联合中国绿和环境科技公司,在常州建立了中国首个年处理30万吨建筑垃圾的产业化示范项目。

  从技术角度出发,ZenRobotics垃圾分拣机器人的工作流程可以大致分为两个阶段:

  第一阶段是使用传感器单元扫描垃圾流,通过传感器识别垃圾的表面特征,并将数据传输给自适应控制系统;

  第二阶段是控制系统分析数据,分析识别出材料种类、物体轮廓和抓取点,传递命令给机械臂,进行垃圾抓取、处理。

  具体到实际的垃圾分拣现场,我们可能会根据工作环境添加一些红外成像传感器、光谱仪、金属探测器和3D激光扫描仪等等。

  通过这些先进的传感器,我们可以看到物体内部结构,分析物体的体积、重量,甚至可以分析物体的价值,对材料进行更准确的识别。

  最后,所有传感器数据汇总到智能中央处理单元,包括这些物体的材料、形状、重量、抓取点、回收价值等。

  由于采用了智能控制技术,整个垃圾分拣流水线只需要训练一个周末的时间,就可以智能地“学会”识别垃圾种类。

  Heikki Koivo教授在最后指出,包括中国在内的很多国家都在向着“人工智能/智能控制”这个路线图前进,但最终,我们今天的技术创新要解决明天的市场需求,这样才有意义。

  而我们再回头看篇首那句斯蒂格利茨的名言,或许能从科技的角度来做另一个解释。

  影响人类科技文明进程的事情有两件:①中国城镇化进程带来的市场需求;②为了满足市场需求而进行的技术创新。

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